本發明涉及鐵合金用耐火材料領域，特別是涉及一種礦熱爐用環保無水炮泥及制備方法。
背景技術：
礦熱爐作為鐵合金行業主要的冶煉設備，為長時間連續性生產，生產時間一般為1-5年甚至更長，隨著我國鐵合金行業的不斷發展壯大，礦熱爐向大功率化及冶煉品種多元化發展，礦熱爐的冶煉強度不斷增強，“高效、低耗、環保、長壽”是礦熱爐新經濟形勢下發展目標。作為礦熱爐出鐵(渣)口使用的炮泥，對爐眼出鐵口的要求也隨之提高，對材質與質量提出了更高的要求，已從單純的耗材轉向多功能、高性能、環保性材料。
目前礦熱爐用炮泥廣泛采用焦油和瀝青結合的無水炮泥或水炮泥，在生產和使用過程中污染比較大，性能比較低，穩定性差，不能滿足新環保形勢和礦熱爐發展的需要。樹脂作為結合劑的無水炮泥仍然以瀝青作為結合劑，沒有做到真正的環保，同時樹脂結合劑的炮泥對現場的適應性差，容易出現打不動，硬炮現象，不能保證礦熱爐冶煉生產的高效順行，市場接受程度低。
解決礦熱爐發展中無水炮泥和水炮泥遇到的環保、高消耗、性能差的問題，是現代礦熱爐發展的迫切需求。
技術實現要素：
鑒于上述不足，本發明的目的在于提供一種環保、具有良好抗熔渣侵蝕、耐沖刷性能、易施工的礦熱爐用環保無水炮泥。
本發明的一個方面，礦熱爐用環保無水炮泥，按重量份計，其原料組成 如下：
鎂橄欖石：10～20重量份，
鎂砂：10～45重量份，
碳化硅：10～20重量份，
焦炭：10～25重量份，
瀝青：5～15重量份，
黏土：10～20重量份，
氮化物：5～15重量份，
藍晶石：3～10重量份，
石英粉：0～15重量份，
炭黑油：12～20重量份，
蒽油：2～8重量份，以及
增塑劑：0.5～2重量份；
其中，所述氮化物為氮化硅鐵、氮化硅、氮化鋁和氮化鈦中的一種或幾種混合。
優選地，所述的鎂橄欖石為粒徑是小于等于3mm的顆粒料。
優選地，所述鎂砂為燒結鎂砂、電熔鎂砂中的一種或兩種混合。
優選地，所述蒽油為脫晶蒽油。
優選地，所述炭黑油中水含量小于0.1％。
優選地，所述增塑劑為烷基苯磺酸(司馬化工生產的CLYDOL N 2002，結構簡式為R-C6H4-SO3-R)等材料的添加，使得礦熱爐炮泥達到綠色環保。
本發明的另一個方面，礦熱爐用環保無水炮泥的制備方法，包括以下步驟：
1)按比例預混炭黑油和蒽油形成混合油，備用；
2)按比例將原材料稱量好，混合均勻后裝入袋中備用；
3)將步驟2)中混合好的散料加入混碾機中干混2～3分鐘；
4)在步驟3)形成的混料中加入步驟1)預混的混合油，混碾15～20分 鐘；
5)按比例加入增塑劑，攪拌3～5分鐘，經擠壓成型；
6)記錄步驟5)中得到的炮泥的溫度，檢測，合格后形成產品。
本發明無水炮泥中各組分的主要作用簡述如下：
一、本發明鎂橄欖石原料和氮化物的加入，由于氮化物高溫分解N2，有效抑制固液元素之間的相互滲透和侵蝕，降低熔融渣鐵對固體材料化學侵蝕，鎂質材料高熔點增強了材料的抗高溫抗侵蝕性，大大提高材料的使用性能。
二、本發明中采用預混炭黑油和蒽油形成復合環保結合劑代替傳統的焦油和瀝青做結合劑，同時添加增塑劑烷基苯磺酸(司馬化工生產的CLYDOL N2002，結構簡式R-C6H4-SO3-R)；采用復合環保結合劑的新型無水炮泥，不僅初期硬化快,而且易鉆孔；同時炮泥的VOC排放達到歐盟標準，產品綠色環保，對人體和環境的傷害在安全范圍內。
三、本發明的增塑劑烷基苯磺酸(司馬化工生產的CLYDOL N 2002，結構簡式R-C6H4-SO3-R)通過材料表面的分散，減少顆粒之間的摩擦，材料的塑性大大增加，同時保質期增長，產品穩定性提高。
相對于傳統無水炮泥，本發明的無水炮泥具有如下技術效果：
本發明在已有高爐用Al2O3-SiC-C炮泥的基礎上，改變結合系統，采用環保的炭黑油和脫晶蒽油制備成復合環保結合劑，同時添加增塑劑代替傳統炮泥的焦油和瀝青，制備無水炮泥，產品的VOC排放量達到環保標準，達到甚至超過歐盟標準，生產和使用過程中對人體和環境的傷害在安全范圍，做到產品的綠色節能環保，體現在如下幾點：材料消耗少，堵口效果好，耐磨性能好，易鉆孔，冒煙少，無難聞刺激氣體，苯并芘濃度降低，出鐵過程中鐵流穩、不噴濺。引入鎂橄欖石、鎂砂原料，添加藍晶石等膨脹劑，提高了材料的抗侵蝕、耐沖刷和致密性，材料使用壽命也得到明顯提高。
表1：傳統礦熱爐用無水炮泥與本發明炮泥性能對比
表1傳統炮泥與本發明炮泥性能對比
具體實施方式
實施例
本發明的礦熱爐用環保無水炮泥各實施例的原料及其按質量份計的含量如表2所示。
表2各實施例
各實施例的制造方法相同，其制造方法如下：
①按照表2中設計比例預混炭黑油和蒽油形成復合環保結合劑，備用；
②按照質量份計量比例，稱取各種耐火原料，混合均勻后裝入袋中備用；
③按照順序首先把混合好的散料(耐火原料)倒入試驗用混碾機中混合2～3分鐘，均勻后；然后加入按比例預混好的復合環保結合劑混碾，混碾15～20分鐘左右，復合環保結合劑對散料潤濕均勻后；按表2中設計比例添加增塑劑調整炮泥塑性；最后用馬夏儀測定馬夏值，馬夏值達到規定標準即可包裝，產品入庫。
將實施例1-6制備的炮泥，經過在40mm×40mm×160mm的標準模具中壓制成型，脫模后在電爐內對試塊進行200℃的烘干處理及1450℃的埋炭熱處理后，按照國家/行業標準中的規定測定抗折、耐壓強度性能指標，線變化率、顯氣孔率、馬夏值等性能指標，結果示于下面表3中。
表3專利產品性能指標
綜上所述，本發明通過采用環保的炭黑油、蒽油和增塑劑代替傳統炮泥的焦油和瀝青，制備礦熱爐新型綠色環保無水炮泥，抗折強度和耐壓強度增強，抗熔渣、抗鐵液侵蝕和沖刷性能提高；保證礦熱爐出鐵口工作狀態的穩定，滿足礦熱爐強化冶煉的需要。同時良好的控制了有害氣體的排放量，生產和使用過程中對人體和環境的傷害和污染在正常范圍內，本發明環保無水炮泥具有較高的經濟效益和社會效益。
以上對本發明優選實施例進行了描述，但本發明并不局限于上述的具體實施方式，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領域的普通技術人員在本發明的啟示下，在不脫離本發明宗旨和權利要求所保護的范圍情況下，還可以做出很多形式，這些均屬于本發明保護范圍之內。